稠油油藏聚合物驅(qū)剖面反轉(zhuǎn)現(xiàn)象室內(nèi)實驗.docx

1、SplalOMMlOmDOI：10.3969/j.issn.1006-6535.2016.()6.()25稠油油藏聚合物驅(qū)剖面反轉(zhuǎn)現(xiàn)象室內(nèi)實驗張穎蘋(長江大學，湖北武漢430100)摘要：為探討稠油油藏聚合物驅(qū)剖面反轉(zhuǎn)規(guī)律，建立了與現(xiàn)場實際相似的非均質(zhì)物理驅(qū)替模型，并用聚合物驅(qū)替模擬巖心，研究油層滲透率級差、注入濃度、注入時機對聚合物驅(qū)剖面反轉(zhuǎn)的影響。實驗結(jié)果表明：滲透率級差超大，剖面反緯出現(xiàn)越早，反轉(zhuǎn)程度越大，說明對于級差較大的糊油油藏用聚合物驅(qū)油效果較差；聚合物驅(qū)油過程中聚合物濃度越大，剖面反轉(zhuǎn)越半，原油采收率升高，但增長速度變緩，說明在聚合物膽油時需要對聚合物的濃度范圍進行界定；聚合物驅(qū)

2、油注入時機越早，剖面反轉(zhuǎn)出現(xiàn)越早，應結(jié)合生產(chǎn)實際情況選擇適當注入時機。該研究成果對聚合物驅(qū)提高糊油油藏原油采收率其有指導意義。關(guān)疑詞：聚合物驅(qū)；剖而反轉(zhuǎn)；物理模擬；反轉(zhuǎn)規(guī)律；分流率；采收率中圖分類號:TE357.46文獻標識碼:A文章編號：1006-6535(2016)06-0111-04收稿日期：20160704；改回日期：20160910基金項目：中海石油有限公司北京研究中心項目“早期注聯(lián)合物削面反行及控制方法研究”(YXKY-2O14-ZY-O3)作者簡介:張穎*(1992-),女,2014年畢業(yè)于長江大學石油工程專業(yè)，現(xiàn)為該校石油工程專業(yè)在讀碩士研究生，主要從事油氣開發(fā)工程、油藏數(shù)值模

3、擬方-面的研究0引言聚合物驅(qū)油始于20世紀50年代,20世紀70年代在美國進行礦場試驗,采收率可提高8.6%。在蘇聯(lián)阿爾蘭油田、加拿大零斯弗萊湖油田和法國沙特伊爾埃納達油田進行工業(yè)礦場試驗,采收率可提高6.0%17.0%。大慶油田于20世紀70年代在薩爾圖油田薩爾圖油層組開展注聚合物試驗獲得成功，勝利油區(qū)孤島油田于1992年在中一區(qū)館陶組油層進行聚合物驅(qū)油礦場試驗獲得成功。20世紀80年代在勝利油區(qū)八面河油田的稠油油藏進行了注聚合物提高采收率先導試驗獲得成功，平均提高采收率6.0%。從國內(nèi)外各油田進行的室內(nèi)實驗、礦場試驗和擴大工業(yè)性試驗成果來看I】，聚合物驅(qū)對提高稠油砂巖油藏采收率效果明顯，但

4、對于不同稠油油藏應用聚合物驅(qū)，必須對油藏地質(zhì)條件差異、注入?yún)?shù)優(yōu)選、注入時機選擇等方面進行綜合研究，充分發(fā)揮聚合物的驅(qū)油作用，從而提高原油采收率。聚合物驅(qū)油過程存在剖面反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，剖面反轉(zhuǎn)直接影響聚合物驅(qū)油的采收率。針對稀油油藏，前人開展過滲透率差異、注入濃度、注入時機選擇等對剖面反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的影響研究，但缺少針對稠油油藏的相關(guān)研究，為此，開展了針對稠油油藏注聚合物剖面反轉(zhuǎn)現(xiàn)象室內(nèi)實驗研究。1剖面反轉(zhuǎn)實驗1.1實驗原理假設(shè)一組含有滲透率級差的并聯(lián)巖心模型，聚合物開始注入后，設(shè)定其總注入埴為定值，進入高、低滲透巖心的分液量會在其中進行重新分配。對達西定律、阻力系數(shù)的定義式以及流度定義公式進行推導,得出

5、高、低滲透率巖心間相對吸液埴的關(guān)系式：Qpi=KgAA嘰R0(1)Qp2小撲(2)QpJQqRg/MRz(3)式中：Q為低滲透級巖心的流體流量，cm，/s；Qp2為高滲透級巖心的流體流量,cmVs；Kwl為低滲透級巖心的有效滲透率，5】2；Ks為高滲透級巖心的有效滲透率，口/；四為水相黏度，Pas；R前為注入后低滲透層的阻力系數(shù)點為注入后高滲透層的阻力系數(shù)為巖心的長度,cm；M為高、低滲透層的滲透率級差;Ap為壓差,Pa。由式（1）、（2）、（3）可知，高、低滲透層的阻力系數(shù)及其滲透率級差決定了總注入最在高、低滲巖心中的分配比例。在實際開發(fā)過程中，固定滲透率級差，推算出聚合物進入高、低滲透層中

6、的分流最值，根據(jù)阻力系數(shù)在高、低滲透層中的變化規(guī)律，可反映出剖面反轉(zhuǎn)的機理：6-8,0o油層是一種多孔介質(zhì)，-般用滲透率和孔隙度進行評價，由于地下條件復雜，其滲透率、孔隙度等基本參數(shù)是變化的。通過室內(nèi)物理模擬進行不同滲透率級差、不同注入時機、不同聚合物濃度條件下的剖面反轉(zhuǎn)實驗，得出分流率曲線,并分析剖面反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。L2實驗條件實驗用油為遼河油田歡喜嶺采油廠杜813區(qū)塊原油和煤油按6:4的比例配制而成。50r地面脫氣原油黏度為109880mPa-s,按比例配置后模擬油黏度為684mPa-s。實驗用水根據(jù)江河油田歡喜嶺采油廠杜813區(qū)塊產(chǎn)出水人工配制而成。實驗選用聚合物相對分子質(zhì)量為2500X104

7、的聚丙烯酰胺，固相含量為89.8%,水解度為24%。實驗巖心采用油層砂制作的人造巖心，以江河油田歡喜嶺采油廠地質(zhì)條件為基礎(chǔ)設(shè)計而成，確保巖心與油藏物性參數(shù)相近（表1）。表1實驗巖心的基本參數(shù)巖心編號巖心長度/mm巖心直徑/mm巖心滲透率/103pjn2180.225.0181.12280.425.0542.47380.225.0203.23480.425.0811.89580.225.0161.12680.425.0967.74實驗裝置主要包括平流泵、壓力傳感器、巖心夾持器、手搖泵和中間容器等，除平流泵和手搖泵外，其他部分置于50幻恒溫箱內(nèi)。1.3實驗方案（1）并聯(lián)巖心在不同滲透率級差條件下進

8、行剖面反轉(zhuǎn)實驗。固定聚合物溶液濃度、注入速度、注入時機，改變滲透率級差,研究滲透率級差對剖面反轉(zhuǎn)的影響。（2）并聯(lián)巖心在不同聚合物濃度下進行剖面反轉(zhuǎn)實驗。固定巖心滲透率級差、聚合物溶液的注入時機及注入速度，改變聚合物溶液濃度，研究聚合物濃度對剖面反轉(zhuǎn)的影響。（3）并聯(lián)巖心在不同注入時機條件下進行剖面反轉(zhuǎn)實驗。固定滲透率級差、聚合物溶液濃度及注入速度,調(diào)整聚合物溶液的注入時機，研究不同注入時機對剖面反轉(zhuǎn)的影響。2剖面反轉(zhuǎn)規(guī)律及影響因素分析2.1滲透率級差對剖面反轉(zhuǎn)的影響聚合物濃度為2500mg/L,注入速度為0.3mlmin,將1、2號巖心并聯(lián),3、4號巖心并聯(lián),5、6號巖心并聯(lián)，并聯(lián)后組合體巖

9、心滲透率存在級差，1、2號巖心組合體滲透率級差為3倍,3、4號組合體滲透率級差為4倍,5、6號組合體滲透率級差為6倍，在不同滲透率級差條件下進行剖面反轉(zhuǎn)實驗。圖1為不同滲透率級差下聚合物注入量:與分流率的關(guān)系曲線。圖1不同滲透率級差下的聚合物注入量與分流率的關(guān)系由圖1可知：在聚合物驅(qū)階段滲透率級差越大,高滲透層的分流率降至最低點的速度越快，但分流率降至最低點的幅度反而變小，即高滲透層最低點分流率的數(shù)值越大，造成到達分流率最低點的時間越短,所需要注入聚合物的量越少，其分流率到達最低點后開始上升的時機越早;在聚合物驅(qū)階段,隨著滲透率級差增大，高滲透層形成的“V”字形波動幅度會變得越來越小。以上結(jié)果

10、分析表明，滲透率級差越大，注入后剖面調(diào)整的見效時間越快,所需要聚合物的注入量越少，但調(diào)整后的吸液剖面持續(xù)時間越短，調(diào)剖效果越差，剖面反轉(zhuǎn)出現(xiàn)越早，聚合物驅(qū)效果越差，提高采收率的幅度越小。不同滲透率級差條件下的剖面反轉(zhuǎn)點與采收率關(guān)系見表2。由表2可知,3倍級差巖心剖面反轉(zhuǎn)點的聚合物注入量比4倍級差巖心的大0.0398倍孔隙體積,4倍級差巖心剖面反轉(zhuǎn)點的聚合物注入量比6倍級差的大0.0213倍孔隙體積,說明滲透率級差越大剖面反轉(zhuǎn)現(xiàn)象發(fā)生越快。隨著滲透率級差增大，剖面反轉(zhuǎn)點提前,導致調(diào)剖效果變差,注入流體大部分進入到高滲透層，提高了高滲透層采收率，而低滲透層進入的流體急劇減少，導致低滲透層的采收率非

11、常低。表2滲透率級差與剖面反轉(zhuǎn)關(guān)系滲透率級差倍數(shù)剖面反轉(zhuǎn)點的注入孔隙體積倍數(shù)累計采收率/%高滲透層采收率/%低滲透層采收率/%30.207954.4157.8350.3540.168152.2461.6940.9760.146844.4170.148.542.2聚合物濃度對剖面反轉(zhuǎn)的影響固定滲透率級差將為4倍，注入速度為0.3mMmin,在不同聚合物濃度下進行剖面反轉(zhuǎn)實驗。圖2為不同聚合物濃度下聚合物注入量與分流率的關(guān)系曲線。.、*據(jù)余邛疑墟2000BR/L-2500g/L3000g/L0.250.500.751.001.251.50注入孔隙體積倍數(shù)圖2不同聚合物濃度下的聚合物注入量與分流率的

12、關(guān)系由圖2可知：聚合物驅(qū)油階段聚合物濃度越大,高滲透層的分流率降至最低點的速度越快，分流率降至最低點的幅度也越大，即高滲透層最低點分流率的數(shù)值越小,到達分流率最低點的時間越快,所需要注入聚合物的量越少，其分流率到達最低點后開始上升的時機越早，但分流率的上升速度較為緩慢；聚合物驅(qū)階段聚合物濃度越大，剖面調(diào)整越快，但反轉(zhuǎn)后的剖面高滲透層分流率上升速度并不快，說明合理的聚合物濃度范圍可提高油藏的采收率。不同聚合物濃度條件下的剖面反轉(zhuǎn)點與采收率關(guān)系見表3。由表3可知，聚合物濃度為2000mg/L比濃度為2500mg/L時的剖面反轉(zhuǎn)點的注入孔隙體積倍數(shù)大0.0778倍孔隙體積，聚合物濃度為2500mg/

13、L比濃度為3000mg/L時的剖面反轉(zhuǎn)點的注入孔隙體積倍數(shù)大Q0312倍孔隙體積,表明隨著聚合物濃度的增加，剖面反轉(zhuǎn)點會有所提前。當選用較低濃度的聚合物注入時，盡管剖面反轉(zhuǎn)點發(fā)生了滯后，但由于聚合物濃度較低,不能在高滲透層產(chǎn)生足夠的阻力，導致低滲透層采收率較低，而聚合物濃度過高又會造成低滲透層注入困難。因此，在聚合物濃度的選擇方面，既應該考慮剖面反轉(zhuǎn),又應兼顧到采收率。表3聚合物濃度與剖面反轉(zhuǎn)的關(guān)系聚合物濃度/(mg-r1)削面反轉(zhuǎn)點的注入孔隙體積倍數(shù)累計采收率/%高滲透層采收率/務(wù)低滲透層采收轉(zhuǎn)%20000.235222.9237.326.0525000.157454.5358.2650.3

14、430000.126261.7863.4559.822.3注入時機對剖面反轉(zhuǎn)的影響固定滲透率級差為4倍，聚合物濃度為2500mg/L,注入速度為0.3mL/min,在不同注入時機條件下進行剖面反轉(zhuǎn)實驗，圖3為不同注入時機下聚合物注入量與分流率的關(guān)系曲線。9085807570*贈*歡*砸一水驅(qū)含水率為50%水驅(qū)含水率為75%-水驅(qū)含水率為95%0.000.250.500.751.001.251.50注入孔隙體枳倍敷圖3不同注入時機下的聚合物注入量與分流率的關(guān)系由圖3可知：聚合物驅(qū)階段隨著注入時機推后，高滲透層的分流率降至最低點的速度越慢，且分流率降至最低點的幅度也越小，即高滲透層最低點分流率的數(shù)

15、值越大,到達分流率最低點的時間越長，所需注入聚合物溶液的量越多,其分流率到達最低點后開始上升的時機越晚，分流率上升速度也越慢，上升幅度也越小；高滲透層的分流率繼續(xù)增加,隨著注入時機的推后，高滲透層形成的“U”字形波動幅度會變得越來越小。分析結(jié)果表明，在整個聚合物驅(qū)替過程中，聚合物溶液注入時機的變化對吸液剖面調(diào)整產(chǎn)生很大影響，隨著注入時機推后，注入后剖面調(diào)整的見效時間越慢，所需要聚合物的量越多，但對吸液剖面的整體調(diào)整效果較差。剖面反轉(zhuǎn)出現(xiàn)越晚，反轉(zhuǎn)程度越小，聚合物驅(qū)的效果越差，不利于采收率的提高。不同含水率下注入聚合物的剖面反轉(zhuǎn)點和采收率關(guān)系見表4。由表4可知，注入時機在含水率為80%比含水率為

16、50%的剖面反轉(zhuǎn)點的注入孔隙體積倍數(shù)大0.0401倍孔隙體積，注入時機在含水率為95%比含水率為80%的剖面反轉(zhuǎn)點的注入孔隙體積倍數(shù)大0.0981倍孔隙體積,表明隨著聚合物注入時機提前，剖面反轉(zhuǎn)點會相應提前,但不能因為注入時機越晚，發(fā)生剖面反轉(zhuǎn)的時間滯后，就選擇含水率較高時再注入聚合物，因為這會增加聚合物用量，且吸液剖面調(diào)整效果差，不利于提高采收率。隨著聚合物注入時機提前.采收率也有提升.但注入時機過早，會對中、低滲透層產(chǎn)生較大影響，其吸附滯留導致地層受到傷害,增大了后續(xù)開發(fā)的難度。表4注入時機與剖面反轉(zhuǎn)的關(guān)系含水率/%剖面反轉(zhuǎn)點的注入孔隙體積倍數(shù)累計采收率/%500.168256.63800

17、.208354.41950.306449.203應用指導根據(jù)室內(nèi)實驗和分析評價，針對實驗油田所屬區(qū)塊油層物性和原油物性，實施聚合物驅(qū)油提高原油采收率應遵循按滲透率級差約為4倍進行層系劃分和歸位，注入時機選擇在油井含水率約為80%時開始實施，注入聚合物濃度選擇在2500mg/L左右，能達到較理想的聚合物驅(qū)油效果，這是編制該區(qū)塊聚合物驅(qū)方案的基本原則。4結(jié)論及建議(1) 儲層的滲透率級差越大，剖面反轉(zhuǎn)出現(xiàn)越早，聚合物驅(qū)油效果越差?？紤]到稠油油藏非均質(zhì)性，實際應用中應選擇滲透率差異較小的中低滲透層實施聚合物驅(qū)油。(2) 聚合物注入濃度越大，剖面反轉(zhuǎn)出現(xiàn)越早.聚合物驅(qū)油效果越差。聚合物濃度過小，進入高

18、滲透儲層后不能產(chǎn)生足夠大的阻力;聚合物濃度過大，會造成儲層堵塞，導致低滲透層注入困難。因此，實踐中應采用現(xiàn)場巖心精細實驗研究，確定合理的注入濃度。(3) 聚合物注入時機越早，剖面反轉(zhuǎn)現(xiàn)象越明顯，從而導致聚合物驅(qū)油的開發(fā)效果變差;注入時機越晚，調(diào)剖效果越差。因此,在實際應用中，要按照聚合物驅(qū)油的篩選標準，結(jié)合油藏實際,選擇合理的注入時機，減小剖面反轉(zhuǎn)現(xiàn)象對驅(qū)油效果的影響,從而提高驅(qū)油效果。(4) 稠油油藏聚合物剖面反轉(zhuǎn)現(xiàn)象室內(nèi)實驗研究從技術(shù)層面入手研究剖面反轉(zhuǎn)對采收率的影響，但經(jīng)濟效益也是影響聚合物驅(qū)油發(fā)展和應用的主要因素，因此，在實際應用中，應結(jié)合不同時期的油價，在提高采收率兼顧經(jīng)濟效益方面開展研究。參考文獻：1 葉仲斌，等.提高采收率原理M.北京:石油工業(yè)出版社,2000：2-3.2 顏捷先.勝利油區(qū)聚合物驅(qū)油技術(shù)的實踐與認識口】.油氣地質(zhì)與采收率,2006,9(3):1-3.3 李宜強.聚合物驅(qū)大平面模型物理模擬實驗研究D.北京：中國科學院滲流流體力學研究所,2006.4 廖廣志，牛金剛，陳鵬，等.大慶油田工業(yè)化聚合物驅(qū)效果及主要做法J.大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2004,23(1):48-51.5J曹瑞波，丁志紅，等.低滲透油層聚合物驅(qū)滲透率界限及驅(qū)油效果實驗研究JL大慶石油地質(zhì)